golang channel 最详细的源码剖析

大纲

chan 是 golang 的最重要的一个结构，是区别于其他高级语言的最重要的特色之一，也是 goroutine 通信必须要的要素之一。很多人用它，但是很少人彻底理解过它，甚至 c <- x ， <-c 这样的语法可能都记不清晰，怎么办？本文教你从源码编译器的角度全方位的剖析 channel 的用法。

channel 是什么？

本质上就实现角度来讲，golang 的 channel 就是一个环形队列（ringbuffer）的实现。我们称 chan 为管理结构，channel 里面可以放任何类型的对象，我们称之为元素。

我们从 channel 的使用姿势入手，讲解最详细的 channel 使用方法。

channel 使用姿势

我们从宏观的 chan 使用姿势入手，总结来讲，有以下几种姿势：

• chan 的创建
• chan 入队
• chan 出队
• select 和 chan 结合
• for-range 和 chan 结合

chan 创建

创建一个 channel ，一般用户使用姿势有两种，分别是创建有 buffer 和没有 buffer 的 channel 。

// no buffer 的 channel
c := make(chan int)
// 自带 buffer 的 channel 
c1 := make(chan int , 10)

这个对应了实际函数是 makechan ，位于 runtime/chan.go 文件里。

chan 入队

用户使用姿势：

c <- x

对应函数实现 chansend ，位于 runtime/chan.go 文件。

chan 出队

用户使用姿势：

v := <-c
v, ok := <-c

对应函数分别是 chanrecv1 和 chanrecv2 ，位于 runtime/chan.go 文件。

结合 select 语句

用户使用姿势：

select {
   
case c <- v:
	//  ... foo
default:
	//  ... bar
}

对应函数实现为 selectnbsend , 位于 runtime/chan.go 文件中。

用户使用姿势：

select {
   
case v = <-c:
	//  ... foo
default:
	//  ... bar
}

对应函数实现为 selectnbrecv , 位于 runtime/chan.go 文件中。

用户使用姿势：

select {
   
case v, ok = <-c:
	//  ... foo
default:
	//  ... bar
}

对应函数实现为 selectnbrecv2 , 位于 runtime/chan.go 文件中。

结合 for-range 语句

用户使用姿势：

for m := range c {
   
    // ...   do something
}

对应使用函数 chanrecv2 ，位于 runtime/chan.go 文件中。

源码解析

上面我们通过宏观的用户使用姿势，了解清楚了不同的使用姿势对应了不同实现函数（这个翻译是编译器来做的），我们接下来就是仔细看下这些函数的实现。

makechan

负责 channel 的创建，当我们 go 程序里写类似 v := make(chan int) 的初始化语句，就会相应的调用不同类型对应的初始化函数，其中 channel 的初始化函数就是 makechen 。

runtime.makechan

定义原型：

func makechan(t *chantype, size int) *hchan {
   
}

通过这个，我们能得知到，声明创建一个 channel ，本质上是得到了一个 hchan 的指针，所以 channel 的核心结构就是基于 hchan 来实现的。

其中 t 参数是指明元素类型：

type chantype struct {
   
	typ  _type
	elem *_type
	dir  uintptr
}

size 指明这个 channel buffer 槽位有多少。如果是带 buffer 的 channel，比如那么 size 就是槽位数，如果没有指定，那么就是 0；

// size == 0
a := make(chan int)
// size == 2
b := make(chan int, 2)

我们看下 makechan 做的事情，其实很简单，就只做了两件事：

func makechan(t *chantype, size int) *hchan {
   
    // 参数校验
    // 初始化 hchan 结构
}

参数校验无非就是一些越界，或者 limit 的校验。

初始化 hchan 则简单的分为三种情况：

switch {
   
// no buffer 的场景，这种 channel 可以看成 pipe；
case mem == 0:
    c = (*hchan)(mallocgc(hchanSize, nil, true))
    c.buf = c.raceaddr()
// channel 元素不含指针的场景，那么是分配出一个大内存块；
case elem.ptrdata == 0:
    c = (*hchan)(mallocgc(hchanSize+mem, nil, true))
    c.buf = add(unsafe.Pointer(c), hchanSize)
// 默认场景，hchan 结构体和 buffer 内存块单独分配；
default:
    c = new(hchan)
    c.buf = mallocgc(mem, elem, true)